Direct Manufacturing Design Rules

Additive Fertigungsverfahren erzeugen Bauteile aus Kunststoff- und Metallwerkstoffen schichtweise und ohne  Verwendung formgebender Werkzeuge. Daraus resultierende Gestaltungsmöglichkeiten schaffen einen großen Nutzen für Anwender dieser Technologie. Um diesen Nutzen und auch potentielle Risiken bekannt zu machen, hatte das Projekt Direct Manufacturing Design Rules (DMDR) das Ziel, Konstruktionsregeln für Additive Fertigungsverfahren zu erarbeiten.

In einem ersten Schritt wurde zunächst eine verfahrensunabhängige Methode zur Erarbeitung von Konstruktionsregeln entwickelt. Die Grundlage für die Methode bildeten Standardelemente. Dies sind geometrische Körper aus denen Bauteile zusammengesetzt werden. Ihr Spektrum umfasst

-          Basiselemente (z.B. Platten, Zylinder)

-          Elementübergänge (z.B. Stöße)

-          Aggregierte Strukturen (z.B. Inseln, Überhänge)

Weiterführend wurden auf Basis der Standardelemente methodisch Konstruktionsregeln für die Verfahren Lasersintern (LS), Laserschmelzen (LM) und Fused Deposition Modeling (FDM) erarbeitet. Die Regeln sind funktionsunabhängig, vollständig auf Geometrie fokussiert und somit einfach auf individuelle Bauteilgestalten übertragbar.

Die zuvor entwickelte Methode ermöglichte für alle betrachteten Fertigungsverfahren ein gleiches Vorgehen bei der Erarbeitung der Konstruktionsregeln. Dieses Vorgehen erlaubte einen direkten Vergleich zwischen den verfahrensspezifischen Untersuchungsergebnissen. So konnten Gemeinsamkeiten bei der fertigungsgerechten Gestaltung der betrachteten Verfahren identifiziert werden. Auf Basis dieser Gemeinsamkeiten konnten weiterführend viele Konstruktionsregeln abgeleitet werden, die für die im DMDR-Projekt betrachteten Fertigungsverfahren verfahrensübergreifend gelten.

Die Regeln wurden in einem Konstruktionsregelkatalog zusammengefasst. Der Konstruktionsregelkatalog schafft die Grundlage für den praktischen Wissenstransfer der Konstruktionsregeln in die schulische und industrielle Aus- und Weiterbildung. Dazu wurden zunächst Inhalte verschiedener Vorlesungen an der Universität Paderborn mit den erarbeiteten Konstruktionsregeln ergänzt.

Der Gültigkeitsbereich der erarbeiteten Konstruktionsregeln ist bis dato auf die im DMDR-Projekt betrachteten Fertigungsverfahren und Randbedingungen beschränkt. Daher wird in dem Projekt Direct Manufacturing Design Ruls 2.0 (DMDR2.0) untersucht, ob der Gültigkeitsbereich der Konstruktionsregeln auf weitere Verfahren und Randbedingungen ausgeweitet werden kann.